JP2007322011A - スラリー燃料の製造方法並びに可燃性粉末の燃焼方法及び燃焼システム - Google Patents

Abstract

【課題】トナー、粉体塗料廃材をはじめとする焼却困難な可燃性粉体をスラリー燃料として有効利用できるようにする。
【解決手段】固液混合槽４内に所定量の液体燃料を供給すると共に、該液体燃料の液面上に可燃性粉体を飛散して供給しながら、低速撹拌機２１、中速撹拌機２２、及び高速撹拌機２３を運転して固液混合槽４内の液体燃料と可燃性粉体との撹拌混合を行う。固液混合槽４内に対する可燃性粉体の定量供給が完了した時点から所定時間経過後に高速撹拌機２３の運転を終了し、次いで中速撹拌機２２の運転を終了し、その後は低速撹拌機２１の運転のみ続行する。そして、得られたスラリー燃料を、撹拌機３３を備えるスラリー貯蔵槽３２に移送して撹拌すると共に、そのスラリー燃料をスラリー貯蔵槽３２から燃焼装置３５に供給して燃焼させる。
【選択図】図１

Description

本発明は可燃性粉体の燃料化技術に係わり、特にトナー、粉体塗料等の製造工程で発生する規格外の可燃性粉体を利用してスラリー燃料を製造する方法、並びに可燃性粉体をスラリー燃料として燃焼させる方法及びシステムに関する。

複写機などで使用されるトナーは、カーボンブラックその他で着色した軟化点４０℃前後、粒径４〜１６μｍの樹脂微粉末であるが、その製造工程においては規格外の廃材が大量に発生する。

従来、その種のトナー廃材に代表される可燃性粉体をセメントキルン等の大型炉で焼却処分した例はあるが、中小の炉では可燃性粉体の安定供給、安定燃焼のコントロールが難しく、そのコントロール不良により粉塵爆発を起こす等、その取り扱いは非常に難しいものであった。

一方、液体中に可燃性粉体を分散させたスラリー燃料として、ＣＯＭ（石炭／石油スラリー：Coal Oil Mixture）が一般に良く知られるが、比重差が２倍以上となる可燃性粉体（見掛比重０．３〜０．４）と液体を均一に混合することは困難で、通常の撹拌機による混合では大きな粒径物（ダマ）や気泡、早期分離を発生してしまうという難点があった。

ここに、液状アスファルトなどの高粘度の液体と炭酸カルシウムなどの粉体との混合を行う装置として、液面上に粉体を飛散して供給する分散機と、回転駆動速度が異なる３つの撹拌機とを付設した固液混合タンクが知られている（例えば、特許文献１）。

実公昭６２−４２７４０号公報

しかしながら、特許文献１の固液混合タンクによれば、分散機により粉体を液面上に飛散して供給することにより、粉体が「ダマ」となる造粒現象を防止することはできても、３つの撹拌機を同一時間連続して運転した場合には多量の気泡を発生してしまうという問題があった。

又、特許文献１の固液混合タンクを用いて液体燃料と可燃性粉体との撹拌混合を行うことにより、造粒現象を発生せずして可燃性粉体を液体燃料中に良好に分散させることができたとしても、その両者は早期に分離してしまうので、可燃性粉体をスラリーの状態で液体燃料と同時に燃焼させることはできなかった。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的はトナーや粉体塗料廃材をはじめとする可燃性粉体をスラリー燃料として有効利用できるようにすることにある。

本発明は上記目的を達成するため、
第１撹拌翼を有する低速撹拌機と、その第１撹拌翼よりも高速で回転駆動される第２撹拌翼を有する中速撹拌機と、その第２撹拌翼よりも高速で回転駆動される第３撹拌翼を有する高速撹拌機とが付設される固液混合槽を用いてスラリー燃料を製造する方法であり、
前記固液混合槽内に所定量の液体燃料を供給すると共に、該液体燃料の液面上に可燃性粉体を飛散して供給しながら、前記低速撹拌機、中速撹拌機、及び高速撹拌機を運転して固液混合槽内の液体燃料と可燃性粉体との撹拌混合を行い、
前記固液混合槽内に対する可燃性粉体の定量供給が完了した時点から所定時間経過後に前記高速撹拌機の運転を終了し、次いで前記中速撹拌機の運転を終了して前記低速撹拌機の運転のみ続行することを特徴とするスラリー燃料の製造方法を提供する。

又、上記方法により得られるスラリー燃料を撹拌機付きのスラリー貯蔵槽に移送して撹拌すると共に、そのスラリー燃料をスラリー貯蔵槽から燃焼装置に供給して該スラリー燃料に含まれる可燃性粉体をその分散媒である液体燃料と同時に燃焼させることを特徴とする可燃性粉体の燃焼方法を提供する。

更に、可燃性粉体をスラリー燃料として燃焼させるためのシステムであって、
液体燃料中に可燃性粉体を分散させてスラリー燃料を調製する固液混合槽と、この固液混合槽に供給すべき液体燃料を貯蔵する貯油槽と、前記固液混合槽に供給すべき可燃性粉体を貯蔵する貯粉槽と、前記固液混合槽内における液体燃料と可燃性粉体との撹拌混合により得られるスラリー燃料を燃焼させる燃焼装置とを備えると共に、
前記固液混合槽には、該固液混合槽内に供給された液体燃料の液面上に前記貯粉槽からの可燃性粉体を飛散して供給する粉体散布機と、その可燃性粉体と液体燃料との撹拌混合を行う撹拌手段とが付設され、
その撹拌手段は、第１撹拌翼を有する低速撹拌機と、その第１撹拌翼よりも高速で回転駆動される第２撹拌翼を有する中速撹拌機と、その第２撹拌翼よりも高速で回転駆動される第３撹拌翼を有する高速撹拌機とから成り、
前記燃焼装置の前段には、前記固液混合槽から移送されるスラリー燃料を収容する撹拌機付きのスラリー貯蔵槽が設けられることを特徴とする可燃性粉体の燃焼システムを提供する。

本発明に係るスラリー燃料の製造方法によれば、低速撹拌機、中速撹拌機、及び高速撹拌機により可燃性粉体と液体燃料との撹拌混合を行い、固液混合槽内に対する可燃性粉体の定量供給が完了した時点から所定時間経過後に高速撹拌機の運転を終了し、次いで中速撹拌機の運転を終了して低速撹拌機の運転のみ続行するようにしていることから、気泡を殆ど発生せずして液体燃料中に可燃性粉体を短時間で良好に分散させることができ、しかも高速撹拌機と中速撹拌機の運転終了後も低速撹拌機の運転を続行することから、可燃性粉体と液体燃料の分離を防止して可燃性粉体の均一分散状態を維持し、その可燃性粉体を液体燃料と同時に良好に燃焼させ、各種燃焼装置の燃料として有効利用する事ができる。

又、本発明に係る燃焼方法では、固液混合槽内で調製したスラリー燃料をスラリー貯蔵槽に移送することから、固液混合槽内においてスラリー燃料を新たに調製して多量のスラリー燃料を備蓄し、これを燃焼装置に途切れなく供給することができ、しかもスラリー貯蔵槽に移送したスラリー燃料も当該貯蔵槽内にて撹拌するので、可燃性粉体を燃焼装置で燃焼するまで液体燃料中に均一に分散させておく事ができる。

一方、本発明に係る燃焼システムによれば、低速、中速、及び高速の３つの撹拌機から成る撹拌手段が付設される固液混合槽、固液混合槽に供給すべき液体燃料を貯蔵する貯油槽、固液混合槽に供給すべき可燃性粉体を貯蔵する貯粉槽、固液混合槽内における液体燃料と可燃性粉体との撹拌混合により得られるスラリー燃料を燃焼させる燃焼装置、及び固液混合槽から移送されるスラリー燃料を収容する撹拌機付きのスラリー貯蔵槽を備えることから、トナー、粉体塗料廃材などの可燃性粉体を液体燃料に分散させてスラリー燃料を調製しながら、そのスラリー燃料に含まれる可燃性粉体を液体燃料に分散させた状態のまま燃焼装置で良好に燃焼させることができる。

以下、図面に基づき本発明を詳しく説明する。図１は、本発明に係る可燃性粉体の燃焼システムの構成例を示す系統図である。

図１において、１は所定の容積を有する貯油槽であり、この貯油槽１内には灯油や重油といった石油類、あるいはアルコールなどの液体燃料が貯蔵される。

一方、２は所定の容積を有する貯粉槽であり、その内部には樹脂微粉末（エポキシ系、ポリオレフェン系、ポリエステル系、又はポリスチレン系）を主成分とするトナー、粉体塗料廃材などから成る可燃性粉体が貯蔵される。尚、可燃性粉体は図示せぬタンクローリ車などにより輸送され、これが圧送パイプ３を通じてタンクローリ車などの粉体供給源から貯粉槽２内に適宜圧送される。

４は可燃性粉体と液体燃料を撹拌混合してスラリー燃料を調製する固液混合槽であり、この固液混合槽４と貯油槽１は送油管５を介して連結され、固液混合槽４と貯粉槽２は該貯粉槽２の下部に付設されるテーブルフィーダ６を介して連結される。

送油管５には、ポンプ７と電磁弁８が介在され、電磁弁８を開放してポンプ７を起動することにより、貯油槽１に貯蔵された液体燃料が送油管５を通じて固液混合槽４内に供給されるようになっている。

又、貯粉槽２に貯蔵された可燃性粉体は、テーブルフィーダ６の起動により該テーブルフィーダ６の排出口に備えた電磁弁６Ａを通じて固液混合槽４内に供給されるようになっている。

尚、固液混合槽４の下部にはロードセル９が設けられ、その出力信号により固液混合槽４内に供給される液体燃料と可燃性粉体の重量が制御されるようになっている。つまり、ポンプ７とテーブルフィーダ６（電磁弁６Ａを含む）は、ロードセル９の出力信号に基づいて順次駆動制御されるのであり、これにより液体燃料と可燃性粉体を所定の混合比で混合できるようになっている。

特に、固液混合槽４には、その内部に供給された液体燃料の液面上に可燃性粉体を飛散して供給する粉体散布機１０と、固液混合槽４内にて可燃性粉体と液体燃料との撹拌混合を行う撹拌手段２０とが付設される。尚、粉体散布機１０と撹拌手段２０は、固液混合槽４の上部を覆う上蓋４Ａにより支持される。

粉体散布機１０は、下端部がテーパ状に広げられると共に上蓋４Ａ上に突出する上端が電磁弁６Ａの一端部に接続される案内筒１１と、案内筒１１内の下端部に位置付けられるインペラ１２と、インペラ１２を高速回転させるモータ１３とで構成され、そのモータ１３でインペラ１２が回転されることによる遠心力により可燃性粉体が案内筒１１の下端から放射状に飛散されるようになっている。

一方、撹拌手段２０は、回転駆動速度が異なる低速、中速、及び高速のそれぞれ３つの撹拌機２１，２１，２３から構成される。

本例において、低速撹拌機２１はイカリ型の撹拌翼２１Ａ（第１撹拌翼）を有するもので、その撹拌翼２１Ａがモータ２１Ｂで回転駆動（例えば、５０ｒｐｍ）される構成とされる。又、中速撹拌機２２はパドル又はプロペラ型の撹拌翼２２Ａ（第２撹拌翼）と該撹拌翼２２Ａを回転させるモータ２２Ｂとから成り、その撹拌翼２２Ｂが低速撹拌機の撹拌翼２１Ａよりも高速（例えば、１５０ｒｐｍ）で回転駆動されるようになっている。更に、高速撹拌機２３は平行する複数の円盤のそれぞれに複数のピンを直角に貫通せしめた形態の撹拌翼２３Ａ（第３撹拌翼）を有するもので、その撹拌翼２３Ａが専用のモータ２３Ｂにより中速撹拌機の撹拌翼２２Ａよりも高速（例えば、５００ｒｐｍ）で回転駆動されるようになっている。

そして、上記のような粉体散布機１０と撹拌手段２０を備える固液混合槽４によれば、液体燃料の液面上に対して粉体散布機１０から可燃性粉体が飛散して供給されることにより、可燃性粉体が「ダマ」となる造粒現象が防止され、しかも３つの撹拌機２１〜２３の運転により可燃性粉体を液体燃料中に短時間で均一に分散させることができる。

ここで、固液混合槽４にはポンプ３０を介在させた配管３１を介してスラリー貯蔵槽３２が連結連通され、固液混合槽４内における可燃性粉体と液体燃料との撹拌混合により得られるスラリー燃料が配管３１を通じてスラリー貯蔵槽３２に移送されるようになっている。

スラリー貯蔵槽３２は、固液混合槽４と同程度の容積を有するもので、これには撹拌機３３が付設される。この撹拌機３３は、本例においてイカリ型の撹拌翼３３Ａとパドル型の撹拌翼３３Ｂとを同軸上に設けたもので、それら撹拌翼３３Ａ，３３Ｂがモータ３３Ｃにより回転駆動される構成とされる。

又、図１から明らかなように、スラリー貯蔵槽３２の後段にはサービスタンク３４を介して燃焼装置３５が設けられる。

サービスタンク３４は図示せぬフロートスイッチを備えた小型のタンクで、スラリー貯蔵槽３２とはポンプ３６を介在させた配管３７により連結連通される。又、燃焼装置３５はボイラや加熱乾燥機（キルン）などの熱源としてスラリー燃料を燃焼させるバーナであり、この燃焼装置３５とサービスタンク３４はポンプ３８を介在させた配管３９により接続される。

しかして、ポンプ３８の駆動により燃焼装置３５にスラリー燃料が連続的に供給され、これによりサービスタンク３４内のスラリー燃料が減少すると、上記フロートスイッチが作動してポンプ３６が起動され、これによりスラリー貯蔵槽３２に収容されたスラリー燃料が配管３７を通じてサービスタンク３４に供給されるようになっている。

ここで、以上のように構成されるシステムを用いてスラリー燃料を製造する方法と可燃性粉体を燃焼する方法について説明する。

先ず、ポンプ７の起動により貯油槽１内の液体燃料を固液混合槽４内に供給する。又、このとき低速撹拌機２１を起動して、固液混合槽４内に供給された液体燃料を撹拌する。尚、固液混合槽４内に所定量の液体燃料が供給されると、これがロードセル９により検知されてポンプ７が自動停止される。

しかして、固液混合槽４内に所定量の液体燃料が供給されたら、テーブルフィーダ６と粉体散布機１０を起動し、更に電磁弁６Ａを開放して貯粉槽２内の可燃性粉体を固液混合槽４内における液体燃料の液面上に飛散して供給すると共に、これと同時に中速撹拌機２２と高速撹拌機２３とを起動し、先に起動した低速撹拌機２１を含む３つの撹拌機２１〜２３の運転により固液混合槽４内の可燃性粉体と液体燃料の撹拌混合を行う。

尚、固液混合槽４内に所定量の可燃性粉体が供給されると、これがロードセル９により検知されてテーブルフィーダ６と粉体散布機１０が自動停止され、電磁弁６Ａが閉鎖状態となり、これにより固液混合槽４内に対する可燃性粉体の定量供給を完了する。

固液混合槽４内に対する可燃性粉体の定量供給後も各撹拌機の運転を続行するが、図２のタイミングチャートに示すように、固液混合槽４内に対する可燃性粉体の定量供給が完了した時点Ｔ_２から所定時間（液体燃料と可燃性粉体の性状等により変わるが概ね１０〜６０秒）経過後に高速撹拌機２３の運転を終了し、高速撹拌機２３の運転終了時Ｔ_３から所定時間（液体燃料と可燃性粉体の性状等により変わるが概ね５〜６０分）経過後には中速撹拌機２２の運転を終了し、その後は低速撹拌機２１の運転のみ続行して該低速撹拌機２１による撹拌混合を行う。

尚、高速撹拌機２３と中速撹拌機２２は、起動時Ｔ_１から運転終了時Ｔ_３，Ｔ_４まで連続運転モードとして連続運転されるが、可燃性粉体の供給完了時Ｔ_２からそれぞれの運転終了時Ｔ_３，Ｔ_４までを間欠運転モードとして間欠運転するようにしてもよい。

又、低速撹拌機２１は、スラリー貯蔵槽３２に対するスラリー燃料の移送後に運転終了されるが、これは燃焼装置３５の運転時間等に起因する燃料消費量によって変化する。但し、スラリー燃料の移送後、固液混合槽４にて新たなスラリー燃料調製を必要とする場合には、低速撹拌機２１を運転したまま、空の固液混合槽４に対して貯油槽１から液体燃料の供給を開始する。

ここで、スラリー貯蔵槽３２に移送されたスラリー燃料は撹拌機３３により撹拌されつつ、サービスタンク３４のフロートスイッチが作動する度にポンプ３６の起動を以ってサービスタンク３４に供給される。又、サービスタンク３４のスラリー燃料は、ポンプ３８の駆動により燃焼装置３５に供給されて燃焼されるのであり、このためスラリー燃料の分散質である可燃性粉体は、分散媒である液体燃料中に分散したまま該液体燃料と同時に燃焼し、水の加熱や含水物の乾燥に供される。

以上、本発明について説明したが、サービスタンクは必ずしも必要でなく、これを省略してスラリー貯蔵槽に燃焼装置を直結するようにしてもよい。又、本発明では可燃性粉体にトナー、粉体塗料廃材を用い、これをスラリー燃料として資源化することができるが、可燃性粉体としてはトナー、粉体塗料廃材ほか、種々の可燃性粉体の廃材を好適に利用することができる。

本発明に係る燃焼システムの構成例を示す系統図 スラリー燃料調製に係るタイミングチャート

符号の説明

１ 貯油槽
２ 貯粉槽
４ 固液混合槽
１０ 粉体散布機
２０ 撹拌手段
２１ 低速撹拌機
２１Ａ 第１撹拌翼
２２ 中速撹拌機
２２Ａ 第２撹拌翼
２３ 高速撹拌機
２３Ａ 第３撹拌翼
３２ スラリー貯蔵槽
３３ 撹拌機
３５ 燃焼装置

Claims (3)

1. 第１撹拌翼を有する低速撹拌機と、その第１撹拌翼よりも高速で回転駆動される第２撹拌翼を有する中速撹拌機と、その第２撹拌翼よりも高速で回転駆動される第３撹拌翼を有する高速撹拌機とが付設される固液混合槽を用いてスラリー燃料を製造する方法であり、
   前記固液混合槽内に所定量の液体燃料を供給すると共に、該液体燃料の液面上に可燃性粉体を飛散して供給しながら、前記低速撹拌機、中速撹拌機、及び高速撹拌機を運転して固液混合槽内の液体燃料と可燃性粉体との撹拌混合を行い、
   前記固液混合槽内に対する可燃性粉体の定量供給が完了した時点から所定時間経過後に前記高速撹拌機の運転を終了し、次いで前記中速撹拌機の運転を終了して前記低速撹拌機の運転のみ続行することを特徴とするスラリー燃料の製造方法。
2. 請求項１の方法により得られるスラリー燃料を撹拌機付きのスラリー貯蔵槽に移送して撹拌すると共に、そのスラリー燃料をスラリー貯蔵槽から燃焼装置に供給して該スラリー燃料に含まれる可燃性粉体をその分散媒である液体燃料と同時に燃焼させることを特徴とする可燃性粉体の燃焼方法。
3. 可燃性粉体をスラリー燃料として燃焼させるためのシステムであって、
   液体燃料中に可燃性粉体を分散させてスラリー燃料を調製する固液混合槽と、この固液混合槽に供給すべき液体燃料を貯蔵する貯油槽と、前記固液混合槽に供給すべき可燃性粉体を貯蔵する貯粉槽と、前記固液混合槽内における液体燃料と可燃性粉体との撹拌混合により得られるスラリー燃料を燃焼させる燃焼装置とを備えると共に、
   前記固液混合槽には、該固液混合槽内に供給された液体燃料の液面上に前記貯粉槽からの可燃性粉体を飛散して供給する粉体散布機と、その可燃性粉体と液体燃料との撹拌混合を行う撹拌手段とが付設され、
   その撹拌手段は、第１撹拌翼を有する低速撹拌機と、その第１撹拌翼よりも高速で回転駆動される第２撹拌翼を有する中速撹拌機と、その第２撹拌翼よりも高速で回転駆動される第３撹拌翼を有する高速撹拌機とから成り、
   前記燃焼装置の前段には、前記固液混合槽から移送されるスラリー燃料を収容する撹拌機付きのスラリー貯蔵槽が設けられることを特徴とする可燃性粉体の燃焼システム。
   

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